CN107366571B - 一种内燃机 - Google Patents

Abstract

内燃机包括具有可变几何结构涡轮机的涡轮增压器，该可变几何结构涡轮机具有通过涡轮增压器壳体的致动器轴。致动器轴开口相通至发动机曲轴箱，用于将通过致动器轴开口的排气转向至曲轴箱，而非释放至机罩内环境。

Description

一种内燃机

技术领域

本发明涉及涡轮增压器致动轴排气泄漏抑制方法。

背景技术和发明内容

本章节提供与本发明有关的背景技术信息，且并不一定是现有技术。

内燃机可使用涡轮增压器来增加空气密度并因此增加进入发动机的空气量。增加的空气量使得更多的燃料被喷射进发动机，因而增加发动机功率。涡轮增压器通常包括涡轮机、空气压缩机、和将涡轮机连接至空气压缩机的轴。该涡轮机由从排气歧管流出的废气来驱动。该空气压缩机由涡轮机来驱动，以压缩进入进气歧管的空气。

高效涡轮增压器可采用可变几何结构系统来增强性能和效率。传统的可变几何结构涡轮机可包括可变几何结构元件，例如一组可移动叶片或喷嘴环，它们被用于控制流过涡轮机的废气的压力。废气的流动在低发动机速度下较低。在可移动叶片系统的情况下，可移动叶片将废气的轨道引导接近旋转涡轮机叶轮的叶片，以便当气体通过涡轮机叶轮时来改变气体的动量变化。改变施加至叶轮的扭矩会改变涡轮机叶轮的旋转速度。改变叶片角度和工作变化的间接效果是给定流速下涡轮机入口压力的变化。

在可移动的喷嘴环的情况下，该环与涡轮机的旋转轴线同轴地可移动，以降低或增加喷嘴入口区域，以便基于发动机速度来优化涡轮机的效率。

可变几何结构涡轮机通常包括用于改变涡轮机系统的几何结构的致动器。该致动器系统可包括机电致动器或伺服电机，其驱动地连接至致动器轴或臂，该致动器轴或臂通过涡轮增压器壳体，用于调节可变几何结构涡轮机。由于涡轮机壳体的高温，轴密封件不能够绕着致动器轴充分地密封且没有耐久性。

因此，内燃机提供有具有可变几何结构涡轮机的涡轮增压器，该可变几何结构涡轮机具有通过涡轮增压器壳体的致动器轴或臂。致动器轴开口通向发动机曲轴箱，用于将通过致动器轴开口的排气转向至曲轴箱。

从在此提供的说明将更清楚其它的应用领域。在本发明内容中的说明和具体实例仅仅旨在示意性的目的，且并不意于限制本发明的范围。

附图说明

在此描述的附图仅仅是选择的实施例且并非所有可能的实施的示意性目的，且并不意于限制本发明的范围。

图1是根据本发明的原理的发动机组件的示意图；

图2是延伸通过涡轮增压器壳体的致动器轴的示意性截面图；以及

图3是根据本发明的原理的具有废气门的涡轮增压器的示意性截面图，该废气门具有连接至曲轴箱的排气抑制通道。

在整个附图的视图中，相应的附图标记指示相应的部件。

具体实施方式

现在参考附图将更全面地描述实例性实施例。

提供实例性实施例，以使得本发明将是充分的，且将相本领域技术人员充分地传递本发明范围。阐述了许多特定细节，例如特定部件、装置和方法的实例，以提供本发明的实施例的彻底理解。对本领域技术人员明显的是，不必采用特定的细节，且实例性实施例可实施为许多不同的形式，且其也不应该视为限制本发明的范围。在一些实例性实施例中，并未详细地描述公知的过程、公知的装置结构和公知的技术。

在此使用的术语仅仅旨在描述特定的实例性实施例，且并不意于限制。如在此使用，除非上下文清楚地表示相反含义，否则单数形式的“一个”和“该”旨在也包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”是包含性的，且因此制定了陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和 /或部件的存在，且并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和或它们的组合的存在。在此描述的方法步骤、过程和操作并不视为必定需要以所讨论或所示出的特定次序进行，除非特别标明执行性能顺序。还理解的是，可采用附加的或替代的步骤。

当元件或层被指示“位于……上”、“接合至”、“连接至”或“耦接至”另一元件或层，它可直接地位于其上，接合、连接或耦接至另一元件或层，或可存在中间元件或层。与此相反，当元件被指示被“直接地位于……上”、“直接地接合至”、“直接地连接至”或“直接地耦接至”另一元件或层，则这里不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其它词语应当以类似的方式来解释(例如，“位于……之间”和“直接地位于……之间”，“邻近于”和“直接地邻近于”等)。如在此使用，术语“和/或”包括相关联的所列出的项目的一个或多个的任何和所有组合。

尽管在此可使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分不应由这些术语限制。这些术语仅仅可被用于区别一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分。术语例如“第一”、“第二”和其它数值术语，当在此使用时，并不暗含顺序或次序，除非上下文中清楚指出。因而，在不脱离实例性实施例的教导的情况下，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可被称为第二元件、部件、区域、层或部分。

空间相对术语，例如“内部”、“外部”、“在……下面”、“在……下方”、“低于”、“在……上方”、“高于”等类似术语，如在附图中所示，在此为了容易描述可被用于描述一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。空间相对术语可意于包括除了图中描绘的方位之外的使用或操作中的装置的不同方位。例如，如果将图中装置翻转时，描述为位于其它元件或特征“下方”或“下面”的元件然后将位于其它元件或特征的“上方”。因而，实例性术语“在……下方”可包含位于上方和下方。装置可以另外得以定向(旋转90度或者处于其它方位)，并且在此使用的空间相对描述语言应得以相应地解释。

发动机组件10在图1中示出且可包括发动机结构12、进气歧管20、排气歧管22、节流阀24和涡轮增压器26，该发动机结构限定了汽缸12 以及与汽缸14相连通的进气和排气端口16、18。如在本领域已知的，发动机结构12可包括限定汽缸14和曲轴箱的汽缸体。发动机结构还可包括限定进气和排气端口16、18的汽缸盖。发动机结构12包括多个活塞，该活塞设置在汽缸14中且连接至在曲轴箱中设置的曲轴。为简明起见，发动机组件10被示作为直列四缸布置。然而，理解的是，本教导应用于任何数目的活塞汽缸布置和各种往复式发动机配置，包括但不限于，V型发动机、直列式发动机、和水平对置发动机以及顶置凸轮和凸轮内置缸体式配置。

涡轮增压器26包括限定了涡轮机部分30和压缩机部分32的壳体28 (图2)。涡轮机部分30包括涡轮机叶轮34，且压缩机部分包括压缩机叶轮36。轴38连接涡轮机叶轮34和压缩机叶轮36。该轴由在壳体28的轴支撑部分44内的第一轴承40和第二轴承42(图2)支撑。第一和第二轴承40、42由油供应通道43来润滑。壳体28可限定压缩机部分32中的进气入口46和进气出口48，以及涡轮机部分30中的废气入口50和废气出口52。

涡轮机部分30为可变几何结构涡轮机，其可包括可移动的叶片54或替代的可移动的喷嘴环，或者可变几何结构涡轮机的另一已知配置。致动器系统60包括机电的、伺服的、液压的、气动的或其它已知的致动器62，该致动器可激活杠杆64或其它驱动构件，该驱动构件连接至致动器轴66，用于以本领域已知的方式来影响可变几何结构涡轮机30的调整。如在图2 中示出，致动器轴66延伸通过壳体28的轴开口68。轴66可包括在其中凹进的一对环形凹槽70，该环形凹槽用于在其中接收相应的金属活塞式环 72、74。提供与在环72、74之间的位置处的壳体的轴开口68相连通的通道76。提供与涡轮增压器壳体28的泄油口78相连通的通道76，该泄油口与汽缸体内的发动机曲轴箱相连通。

如在操作中，通过涡轮增压器26的涡轮机部分30的壳体28的废气提供高压区域H至轴密封件74和轴承40的左侧。高压废气未被完全的防止泄露通过活塞式环74，且可以进入环72、74之间的环形空间。与发动机曲轴箱相连通的通道76典型地为负压N，该负压低于第二环72的外侧的环境压力A。因此，进入环72、74之间的空间的废气通过低压通道76 被抽吸，通过涡轮增压器的泄油口且进入曲轴箱，在这里，废气可被适当地过滤或另外地以与曲轴箱通风系统中的其它曲轴箱气体一样相同的方式被处理。由本发明有关的压力包括密封环72右侧的环境压力A、轴承 40和密封环74的左侧的涡轮机进口压力H、密封环74、72之间的负压N，该负压与76、通道78和曲轴箱相连通。借助于真空限制装置曲轴箱压力被通常维持在等于或低于环境，该真空限制装置可将曲轴箱气体输回至涡轮压缩机入口。

本发明可被应用于提供在发动机排气系统内的其它部件，例如，如在图3中示出，例如用于旁通涡轮机30的废气门102的涡轮增压器废气门致动器轴100，或例如，用于在排气管道中设置的EGR阀的EGR旁通阀致动器，或其它这种能够存在排气泄漏问题的装置。特别地，部件可提供有与负压曲轴箱相连通的通道或管104，用于将泄漏的废气从待由曲轴箱通风系统待处理的周边环境中抽吸走。该技术允许废气绕着部件的泄漏被适当地抑制，而无需零泄漏密封件。

本发明提供了通过将泄漏的废气转向至发动机曲轴箱而非试图完全地从周边环境封堵泄漏(这将通常牵涉耐久性问题)，来控制抑制废气绕着致动器轴66/100或其它部件通过轴开口68泄漏的系统。

为了示出和描述的目的，已经提供了以上实施例的描述。它并不意于穷举也不限制本发明。特定实施例的单独的元件或特征通常并不限制于该特定的实施例，但如果合适的话，它们可互换且可被用在选择的实施例中，及时该实施例未被特定地示出或描述。这还会以许多方式改变。这种变形不能视为脱离本发明，且所有这样的修改都意于包含在本发明的范围之内。

Claims (2)

1.一种内燃机，包括：

发动机结构，其包括汽缸体和安装至所述汽缸体的汽缸盖，所述汽缸体限定了多个汽缸孔和曲轴箱，所述发动机结构限定了与所述多个汽缸孔相连通的多个进气流道以及多个排气流道；

进气系统，其包括与涡轮增压器的压缩机部分相连通的空气进入通道以及与所述涡轮增压器的所述压缩机部分和所述多个进气流道相连通的压缩空气通道；

排气系统，其包括与所述多个排气流道和所述涡轮增压器的涡轮机部分相连通的排气通道，所述涡轮增压器包括连接所述压缩机部分的压缩机叶轮和所述涡轮机部分的涡轮机叶轮的涡轮增压器轴，所述涡轮增压器包括接收所述涡轮增压器轴的第一壳体部分和在与所述涡轮增压器轴间隔开的位置处通过所述涡轮增压器的第二壳体部分的致动器轴；以及

通道，其与接收所述致动器轴的所述第二壳体部分、接收所述涡轮增压器轴的所述第一壳体部分和所述曲轴箱相连通，用于将绕着所述致动器轴通过所述第二壳体部分的排气转向至所述曲轴箱。

2.根据权利要求1所述的内燃机，其中，所述通道与所述涡轮增压器的泄油口相连通。